СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОЧВОГРУНТАХ Российский патент 1997 года по МПК G01V5/00 G01N23/00 

Изобретение относится к способам контроля загрязненности природных сред, а именно к способам контроля вертикальной миграции радионуклидов в почво-грунтах, и может быть использовано для контроля вертикальной миграции радионуклидов в зонах, прилегающих к АЭС, местам захоронения радиоактивных отходов, комбинатам по производству радиоактивных материалов, а также в местностях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварий на ядерных объектах, и на полигонах ядерных испытаний [1 и 2]
Известен способ контроля вертикальной миграции радионуклидов в почво-грунтах путем отбора проб с различных слоев почво-грунтов и последующего определения объемной активности отобранных проб радиохимическими методами; вертикальную миграцию радиолидов контролируют по изменению объемной активности в слоях почво-грунтов во времени [3]
Недостатками известного способа являются:
разрушение измеряемого слоя почво-грунтов в месте контроля, что не позволяет производить периодические определения объемной активности в одном и том же месте и, следовательно, получать полностью достоверные результаты;
невозможность точного определения глубины залегания и толщины слоя почво-грунтов, с которого отбирается проба, что не позволяет достаточно достоверно устанавливать распределение радионуклидов по слоям почво-грунтов;
невозможность непрерывного контроля за распределением радионуклидов по слоям почво-грунтов, что не позволяет определить динамические характеристики миграции;
сложная технология радиохимического анализа проб, что приводит к большим трудозатратам;
не обеспечивается безопасность персонала при отборе проб, так как в отобранной пробе, либо в месте отбора пробы могут оказаться радиоактивные частицы с большой активностью.

Существует необходимость одновременно с контролем миграции производить измерения влажности почво-грунтов для нахождения корреляции между миграцией радионуклидов и водным балансом в почво-грунтах в месте контроля. Цель изобретения повышение достоверности контроля вертикальной миграции радионуклидов в почво-грунтах, получение возможности определения динамических характеристик миграции, получение возможности определения корреляции между миграцией радионуклидов и водным балансом в почво-грунтах в месте контроля, снижение трудоемкости контроля и повышение безопасности персонала.

Это достигается за счет того, что объемную активность измеряют непосредственно в месте контроля непрерывно, послойно, без нарушения структуры почво-грунтов; причем одновременно измеряют влажность контролируемых слоев почво-грунтов и определяют корреляцию между миграцией радионуклидов и водным балансом в почво-грунтах в месте контроля.

Предлагаемый способ реализуется с помощью специально разработанной системы контроля вертикальной миграции радионуклидов в почво-грунтах (АСКМР).

На фиг. 1 представлена упрощенная схема системы АСКМР, разработанной для осуществления предлагаемого способа.

Система содержит блок микропроцессорный 1, блок аккумуляторный 2, устройства детектирования 3, 4 и 5, влагомер нейтронный 6.

Устройство детектирования 3 предназначено для преобразования гамма-излучения гамма-излучающих нуклидов, содержащихся в почво-грунтах, в электрические сигналы и передачи этих сигналов в блок микропроцессорный 1.

Устройство детектирования 4 предназначено для преобразования бета-излучения бета-излучающих нуклидов, содержащихся в почво-грунтах, в электрические сигналы и передачи этих сигналов в блок микропроцессорный 1.

Устройство детектирования 5 выполняет те же функции, что и устройства детектирования 3 и 4, но располагается в водоносном горизонте.

Устройства детектирования 3 и 4 выполнены так, что могут получать информацию послойно до глубины 2,5 м при толщине контролируемого слоя 10 мм, а устройство детектирования 5 получает информацию только с водоносного горизонта.

Блок микропроцессорный 1 управляет работой всей системы, анализирует сигналы, приходящие с устройств детектирования, с целью определения объемной активности любого выбранного радионуклида, запоминает полученные значения объемной активности, влажности, даты и время всех измерений. Информация, хранящаяся в блоке микропроцессорном 1, может быть перенесена по окончании работы в память персональной ЭВМ типа IBM PC для представления в удобном для пользователя виде (таблицы, графики и т.д.).

Влагомер предназначен для измерения влажности в различных слоях почво-грунтов вплоть до водоносного горизонта. Измеренные значения влажности передаются в блок микропроцессорный.

Блок аккумуляторный 6 предназначен для обеспечения энергией всей системы в полевых условиях, что позволяет системе работать в автоматическом автономном режиме без участия оператора.

Все устройства детектирования, а также влагомер устанавливаются стационарно в месте контроля, что обеспечивает контроль миграции в одном и том же месте, в то время, как при отборе проб необходимо пробурить столько скважин, сколько слоев почво-грунтов необходимо контролировать; причем при периодическом контроле это количество умножается на число операций контроля.

Точность контроля глубины залегания и толщины слоя почво-грунтов при использовании предлагаемого способа во много раз превышает точность контроля при отборе проб. Это объясняется тем, что система АСКМР устанавливается стационарно, следовательно, нулевой уровень, от которого производится отсчет глубины залегания расположен постоянно на одной отметке, необходимая точность установки датчиков устройств АСКМР при контроле слоев почво-грунтов обеспечивается конструкторскими решениями.

Датчик устройства детектирования 3 по командам блока микропроцессорного перемещается к тому слою почво-грунтов, который необходимо контролировать. По окончании измерения объемной активности выбранного слоя датчик перемещается к следующему слою. По окончании измерения всех слоев цикл измерений повторяется. Так как время цикла во много раз меньше, чем время миграции радионуклидов от слоя к слою, то контроль практически является непрерывным.

Датчик устройства детектирования 4 неподвижен. Он измеряет объемную активность одновременно во всех выбранных слоях почво-грунтов. Начало и конец цикла измерений задаются блоком микропроцессорным. Время цикла также, как и в предыдущем случае, много меньше времени миграции радионуклидов от слоя к слою.

Датчик устройства детектирования 5 устанавливается в водоносном горизонте. Он неподвижен и измеряет объемную активность радионуклидов также непрерывно. Таким путем обеспечивается непрерывность контроля миграции радионуклидов.

Влагомер 6 перемещается по командам блока микропроцессорного по всем выбранным заранее слоям почво-грунтов, вплоть до водоносного горизонта. Он измеряет важность почво-грунтов одновременно с измерениями объемной активности устройствами детектирования.

Таким путем обеспечивается одновременное измерение объемной активности и влажности почво-грунтов.

Безопасность персонала обеспечивается тем, что система АСКМР работает без участия оператора. Вся полученная информация может быть передана в пункт контроля по кабелю связи, либо по радиоканалу.

Отсутствие прототипов заявляемого способа позволяет сделать вывод о том, что этот способ соответствует критерию "новизна".

Анализ известного способа позволяет сделать вывод об отсутствии в нем принципов, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе, и признать предлагаемое изобретение соответствующим критерию "существенные отличия".

Практическое применение способ может иметь в зоне Чернобыльской АЭС, в Челябинской области, на Семипалатинском ядерном полигоне и т.д.

Материалы, использованные при составлении заявки:
1. Gillard I; Flemal I.M. Demorm I.P. Slegel W. Измерение естественной радиации на территории Бельгии, 1989. Указатель отечественных и зарубежных материалов. 1990. вып. 3, номер 32 (9).

2. Ariete M.G. Belvisi M. и др. Результаты осуществления широкой национальной программы по радиологическому контролю окружающей среды. 1989. Указатель отечественных и зарубежных материалов. 1990, вып. 2, номер 135 (45).

3. Aarkrog A. Boetter-Iensen L. Hansen H. Радиоактивное загрязнение окружающей среды в Дании в 1987 г. 1989. Указатель отечественных и зарубежных материалов. 1991, вып.2, номер 130 (44).

Использование: при контроле загрязнения природных сред для исследования вертикальной миграции радионуклидов в почво-грунтах. Сущность изобретения объемную гамма- и бета-активность почво-грунтов измеряют непрерывно, послойно, без нарушения структуры почво-грунтов, причем одновременно измеряют влажность контролируемых слоев почво-грунтов и определяют корреляцию между миграцией радионуклидов и водным балансом в почво-грунтах в месте контроля. 1 ил.

Способ контроля вертикальной миграции радионуклидов в почвогрунтах путем измерения изменения объемных гамма- и бета-активностей почвогрунтов во времени, отличающийся тем, что объемные гамма- и бета-активности почвогрунтов измеряют с определенной цикличностью без нарушения структуры почвогрунтов во время измерения, при этом объемную гамма-активность измеряют послойно, а объемную бета-активность одновременно во всех выбранных слоях, вертикальную миграцию радионуклидов в почвогрунтах определяют по изменению объемных гамма- и бета-активностей слоев почвогрунтов во времени, причем одновременно измеряют влажность контролируемых слоев почвогрунтов нейтронным влагомером и определяют корреляцию между миграцией радионуклидов и влажностью почвогрунтов путем сравнения изменений объемных гамма- и бета-активностей слоев почвогрунтов с изменениями влажности этих же слоев в течение определенного промежутка времени.